6. Розробка структурної схеми вимірювального пристрою

На основі розгляду конструкції, принципу дії та роботи датчик вимірювання тиску в гідравлічній системі ПС може бути представлений структурною схемою, представленою на рис. 5.

Рис. 5. Структурна схема датчика абсолютного тиску:

1 – ланка, відображаюча процес передачі тиску по трубопроводу; 2 – ланка, відображаюча силову характеристику пружного чутливого елемента; 3 – пружна рухлива система; 4 – передатній механізм; 5 – індуктивний перетворювач

На рис. 6 представлена структурна схема датчика абсолютного тиску, відображаюча процес перетворення виміряного тиску p₁ у вихідний електричний сигнал u. Ланки структурної схеми виконують наступні функції.

Ланка 1 перетворює виміряний тиск p₁ в тиск p'₁, який діє в корпусі манометра. У цій ланці враховується запізнення, що має місце при передачі тиску по трубопроводу.

Ланка 2 перетворює тиск p'₁ в рухаючу силу Р_дв. Ця ланка відображає силову характеристику чутливого елемента.

Ланка 3 перетворює силу Р_дв в лінійне переміщення s рухливої системи (якоря індуктивного перетворювача). Ця ланка враховує пружні і демпфіруючі властивості всіх рухливих частин як чутливого елемента, так і передатнього механізму.

Ланка 4 (індуктивний перетворювач) здійснює перетворення лінійного переміщення s в електричну величину и.

Ланка 5 (вторинний перетворювач – аналогово-цифровий перетворювач АЦП) здійснює перетворення аналогового сигналу в дискретний код U_вых.

7. Дослідження статичних характеристик

Дослідження статичних характеристик проведемо для диференціального індуктивного датчика (ДІД), який отримав найбільше розповсюдження в авіації, електрична схема якого представлена на рис. 6.

Рис. 6. Електрична схема диференціального індуктивного датчика тиску:

1 (1^’) – Ш-образні магнітопроводи; 2 – рухливий якір; 3 (3^’) – котушки з протилежно намотаними обмотками; 4 – прибор (вказівник); 5 – розділювальний трансформатор

Вихідна (статична) характеристика датчика вимірювальних приладів з нулем на початку шкали показана на рис. 5.

З характеристики видно, що полярність вихідного струму залишається незмінною незалежно від знаку зміни повного опору котушок 3 та 3'.

Різницевий струм у котушках може бути визначений за формулою

I_р = (I₀ + ΔI) – (I₀ – ΔI) = 2ΔI

При середньому положенні якоря (ΔδΒ = 0) вхідна та вихідна величини дорівнюють нулю (режим балансу) і, отже, 2∆I = 0, тобто струм у приладі дорівнює нулю. Вхідною величиною індуктивного датчика є відхилення якоря від середнього положення, а вихідною величиною – різниця струмів у котушках 3 і 3'.

У диференціальній схемі індуктивного датчика струми для кожної гілки будуть визначатися відповідно до формули

; , (14)

д е I_1m, I_2m – амплітуди струмів в ланцюгу навантаження, включеного послідовно з котушкою датчика; U_m – амплітуда напруги джерела живлення.

Рис. 7. Статична характеристика диференціального індуктивного манометра

В залежності від типу виконуючого пристрою, що підключається до датчика, використовується різниця струмів ∆I = I_1т – I_2т або їх відношення I_1т/I_2т.

При зміні напряму відхилення якоря від нейтрального (середнього) положення змінюється на протилежну (на 180°) фазу струму на виході датчика. При використанні фазочутливих випрямляючих схем можна отримати індикацію напрямку переміщення якоря від середнього положення на мікроамперметрі з нульовою позначкою посередині шкали.